Газовый двигатель на грузовик
Газ на дизель это не сложно… 🙂
Давно когда то я писал маленькую обзорную статью, по газодизелю. Было много скептицизма у читающих по этому поводу. Типа не работает нормально, не работает долго, нет экономии и прочее. Сегодня постараюсь все то же самое изложить, но на примере одного конкретного авто.
Для начала выбираем себе помощника и не какого нибудь, а рукастого, головастого и просто профессионального водителя седельного тягача, Neyrolinguist 🙂
На полке перед установкой шаримся по полкам в мастерской и находим комплект газодизельной установки польской компании ACON.
Для переоборудования находим подопытного и сегодня это у нас седельный тягач Volvo FH 13 на 469 л.с.
Для начала обследуем топливные баки тягача. На указанном авто бывает два варианта расположения баков. Самый удачный для установки вариант, это когда по левому борту авто располагается большой топливный бак на 860 литров, а по правому борту тягача малый бак и бак с мочевиной. Но на этом авто ситуация не та. 🙁
После демонтажа крепления штатного бака перемещаются таким образом чтобы металлические обручи располагались как можно ближе к краям 200 литрового баллона.
После подгонки креплений, натяжки обручей и проверки на нагрузку разбираем все и обрабатываем крепления антигравийкой и обклеиваем внутреннюю часть сырой резиной с фольгой (вибропласт)
После высыхания устанавливаем баллон на место, крепим мультиклапана предварительно подогнув поплавок.
После установки баллона, нам нужно осмотреть подкапотную часть, а точнее определиться с основными элементами монтажа.
Для начала мы находим впускной коллектор, который идет сразу после интеркулера. Там же находим датчик абсолютного давления. С обратной стороны двигателя находим выпускной коллектор и шланги на радиатор печки идущие в кабину.
Далее осматриваем выпускной коллектор, для установки термопары. Она контролирует температуру выхлопа и в случае поднятия ее выше установленной снижает или прекращает подачу газа в двигатель. Правило установки термопары одно: термопара должна быть установлена в канал выхлопного коллектора как можно ближе к цилиндрам в общую трубу. В нашем случае опять же это затруднено, так как авто оборудовано горным тормозом. Корпус горного тормоза (заслонка) в нашем случае неприкасаемый, поэтому засверливаемся сразу за ним.
После установки термопары определяемся с установкой редуктора, правило опять же одно: он должен стоять жестко на раме авто и не соприкасаться с подвижными элементами двигателя.
В нашем случае редуктор размещен ближе к местам врезки в шланги отопителя.
Далее переходим на левую сторону авто и рассматриваем наш впускной коллектор.
Вариантов установки газа на дизельное авто два: 1-й распределенный в котором форсунки врезаются в каждый цилиндр и называется распределенный, 2-й вариант подача газа через форсунки в общую трубу впускного коллектора. 1-й или 2-й вариант устанавливать выбирается исходя из особенностей двигателя и наличия датчиков распредвалов. В нашем случае будет второй вариант установки.
Для этого размечаем впускной коллектор для установки штуцеров.
Согласно рекомендациям производителя лучше всего располагать штуцера по спирали, так как в этом случае потоки газа с разных форсунок не будут давать завихрения основного потока воздуха.
Так же засверливаемся для датчика вакуума и крепим рампу с форсунками.
После установки основных элементов начинаем прокидывать шланги.
Далее идет процесс муторного крепления всего по кругу.
Когда все элементы закреплены необходимо опустить кабину и покачать ее в разные стороны, так как особенности конструкции дают амплитуду колебания кабины довольно большую.
При опускании кабины, уже после монтажа основных элементов увидели, что крепление кабины деформировано и она имеет солидное смещение, которое при раскачивании позволяет кабине касаться шлангов форсунок и возможно штуцеров. Это был очень не приятный момент, сводящий на НЕТ последние пару часов работы.
Подняв кабину и пошатав штуцера имеет следующую картину
В общем было решено все штуцера пересверлить и спрятать внутри (не стандартное решение, но оно гарантировано спрячет штуцера от внешних воздействий)…
Так как поменялось расположение штуцеров, поменялось расположение форсунок, оно же поменяло расположение MAP сенсора — в общем почти все… 🙁
Честно скажу, такие моменты выбивают эмоционально из колеи, но деваться некуда — авто на следующий день должно уехать в рейс на 3 тыс км пробега и надо его доделывать.
После монтажа всех исполнительных элементов приступаем у монтажу проводки.
Газ на Дизельный двигатель? Теория газодизеля.
На сегодняшний день существует два принципиальных способа установки газового оборудования (ГБО) на дизель.
Первый — полное переоборудование на стопроцентное питание газом, для чего двигатель подвергается основательной модернизации. Так как октановое число метана, к примеру, достигает 120, то штатная степень сжатия дизельного двигателя для него слишком высока, и чтобы избежать детонации и, как следствие, быстрого разрушения агрегата, ее необходимо снизить до 12:1-14:1. Кроме того, температура самовоспламенения газа составляет около 700 °С против 320-380°С у дизтоплива, потому воспламеняться от сжатия он не может и для его поджига цилиндры необходимо оснастить системой искрового зажигания, как на бензиновых моторах.
Разумеется, обратной переделке под дизтопливо такой агрегат не подлежит.
Но есть и более простой и дешевый вариант установки ГБО на дизель, основанный на комбинированном режиме питания, собственно газодизель. Коротко о самом принципе работы на двойном топливе Dual Fuel, использовавшемся в свое время еще создателем дизельных двигателей Рудольфом Дизелем: основным здесь по-прежнему является дизельное, однако часть его замещается газом — метаном или пропаном. Дизельное топливо при этом выполняет функцию поджига топливовоздушной смеси — ведь для воспламенения газа, напомним, необходим искровой или запальный разряд. Степень же замещения основного топлива дополнительным зависит от нагрузки на двигатель и, собственно, самой топливной аппаратуры — оригинальной дизельной и устанавливаемой газовой. В настоящее время системы ведущих мировых производителей позволяют замещать до 50% дизтоплива в случае с метаном и до 30% — в случае с пропаном.
В остальном газодизельные системы мало отличаются от ГБО 4 поколения для бензиновых моторов. Отсюда и их основные преимущества.
Преимущества газодизельных систем
1) Простота монтажа: комплекты оборудования универсальны, подходят для всех типов дизельных двигателей с электрооборудованием как 12V, так и 24V, включая самые современные, и не требуют разборки и модификации силового агрегата, а переход на исходный дизельный режим возможен в любой момент времени простым нажатием на кнопку переключателя в кабине водителя.
2) Увеличение КПД и ресурса. Добавка дозы газа повышает мощность и крутящий момент двигателя — с турбонаддувом рост показателей может достигать 30%. При этом двигатель работает заметно тише и эластичнее, а благодаря снижению нагрузки на систему подачи дизельного топлива увеличивается срок службы ее элементов, особенно в случае с непосредственным впрыском Common Rail, работающим с переменным высоким давлением в зависимости как раз от нагрузки.
3) Экономика и экология. Замещение части дизтоплива газом позволяет до 20% снизить стоимость эксплуатации автомобиля по отношению к стоимости эксплуатации его только на дизельном топливе. А изменение состава и существенное снижение объема отработавших газов улучшает экологические показатели двигателей, уменьшает токсичность и дымность выхлопа и содержание в нем твердых частиц (сажи) настолько, что позволяет отказаться от использования раствора мочевины на агрегатах, отвечающих нормам Евро-4 и Евро-5.
Таким образом, модификация дизельного двигателя в газодизель позволяет одновременно решить следующие задачи:
1. снизить расходы на 10-30%;
2. увеличить мощность и крутящий момент на 20-30%;
3. увеличить срок службы элементов системы подачи топлива (прежде всего систем Common Rail) и ресурс двигателя в целом;
4. снизить содержание СО, СН и твердых частиц в выхлопе.
И если для легковых дизелей с их небольшим аппетитом и относительно умеренными суточными и годовыми пробегами тема газодизеля — это скорее чисто академический интерес, то для интенсивно эксплуатирующихся грузовых автомобилей и магистральных тягачей, ежедневно покрывающих внушительные расстояния, установка газодизельного ГБО более чем оправдана с любой точки зрения. И с ростом цен на дизтопливо будет лишь прибавлять в актуальности.
Газификация автомобилей развивается двумя путями: двигатель работает либо исключительно на газе, либо по газодизельному циклу. Оба имеют свои плюсы, но второй путь для перевозчиков интереснее — у такой машины больший запас хода.
Летом этого года Volvo Trucks поставила в Россию 14 тягачей Volvo FH LNG. Ранее Iveco отгрузила российским перевозчикам более 150 своих газовых грузовиков, включая Iveco Stralis NP LNG. Есть примеры и внутри страны: КАМАЗ активно продвигает газовый магистральный тягач КАМАЗ-5490 NEO, а «Группа ГАЗ» в августе этого года начала производство нового городского автобуса ЛиАЗ-5292 LNG. Что это — временное явление или тенденция?
Думается, что второе. Правда, идею внедрения сжиженного газа в моторы все трактуют по-разному. Один из лидеров европейского рынка газомоторной техники, компания Iveco, строит исключительно монотопливные газовые двигатели. Они работают как на сжатом, так и на сжиженном природном газе с искровым зажиганием и степенью сжатия около 11. Еще один представитель большой семерки — Scania пошла по такому же пути: монотопливный двигатель, искровое зажигание, степень сжатия 12,6. Производители, у которых нет собственного моторного производства, устанавливают двигатели компании Cummins. Она поставляет полную линейку газовых моторов с рабочим объемом от 5,9 до 9,1 л. с. искровым зажиганием. Российские машиностроители — КАМАЗ и «Автодизель» движутся в этом же направлении. А вот Volvo Trucks пошла путем совершенствования газодизельного цикла с подачей в цилиндры двигателя запальной дозы дизельного топлива.
Iveco строит исключительно монотопливные газовые двигатели. Они работают как на сжатом, так и на сжиженном природном газе LNG (Liquid Natural Gas).
Еще три года назад Volvo Trucks запустила в серию грузовики Volvo FH и FM на сжиженном природном газе. Система питания таких машин включает криобак, рассчитанный на 115 кг (275 л), 155 кг (375 л) или 205 кг (495 л) сжиженного газа, и бак для дизельного топлива емкостью 170 л. Запас хода грузовика с самым вместительным криобаком составляет около 1000 км.
Технологии, применяемые при хранении газа в криобаке, сохраняют постоянную температуру топлива до –160 °С, обеспечивая отсутствие чувствительности топлива к температуре окружающей среды.
Основой для битопливного двигателя Volvo Trucks стал серийный 6‑цилиндровый рядный дизель D13К рабочим объемом 12,8 л. с. системой впрыска Common Rail. Модернизация коснулась головки блока цилиндров и топливной аппаратуры. Газовая система состоит из криобака, в котором сжиженный природный газ хранится при температуре от –140 до –120 °С и давлении 4–10 бар. Там же определенная часть жидкой фазы переходит в газообразное состояние. По отзывам специалистов, технологии, применяемые при хранении газа в криобаке, сохраняют постоянную температуру топлива до –160 °С, обеспечивая отсутствие чувствительности топлива к температуре окружающей среды. Процесс этот практически непрерывен, количество испаряемого топлива зависит от уровня сжиженного метана, интенсивности потребления газа двигателем, температуры и давления заправляемого метана. При превышении в криобаке давления в 16 бар избыток газа сбрасывается в атмосферу через предохранительный клапан.
Природный газ — реальная возможность значительно сократить затраты на топливо, говорят эксперты «Скания».
Первые 14 автомобилей Volvo FH LNG не так давно пополнили автопарк подмосковной компании «ЭйСиРейл». Седельные тягачи с колесной формулой 4х2 оснащены 13‑литровыми двигателями мощностью 460 л. с. экологического класса Евро-6, которые выдают 2300 Нм крутящего момента. Баки сжиженного природного газа рассчитаны на хранение 205 кг топлива.
Выбор в пользу автомобилей Volvo FH LNG был сделан еще и потому, что в Московской области — основном регионе транспортных операций «ЭйСиРейл» — были открыты сразу две газозаправочных станции оператора LNG-инфраструктуры, компании «Новатэк». LNG — Liquid Natural Gas. Обладая запасом хода до 1000 км, тягачи Volvo FH LNG планово заезжают на дозаправку сжиженным природным газом.
Широкому коммерческому использованию СПГ в нашей стране пока препятствует более высокая стоимость производства автомобилей, работающих на СПГ, а также необходимость хранения топлива в дорогостоящих криогенных резервуарах.
Однако с учетом повышения экологических требований к двигателям доля автомобильного транспорта, работающего на СПГ, особенно среди тяжелых грузовиков и автобусов, будет возрастать. Опять же, недавно кабинет министров РФ увеличил размер субсидий регионам для перевода автотранспорта с традиционного топлива на газ с 25 до 75 млн руб. Вполне вероятно, что к 2024 году объем потребления природного газа в качестве моторного топлива составит 2,7 млрд м3. Предпосылки к этому есть.
Роберто Каматта, бизнес-директор ООО «Ивеко Руссия»
— Мы предлагаем решения для газомоторного топлива не только для магистральных перевозок, но также и для сферы дистрибуции. Согласно нашим внутренним расчетам, один газовый тягач в сравнении с дизельным может сэкономить 2342 тыс. руб. в течение пяти лет при пробеге 150 000 км. Представьте, какова будет экономия в пересчете на весь парк! Согласен, что первоначальные вложения довольно высокие, особенно если речь идет о технике на сжиженном природном газе, баллоны для которого должны быть сверхпрочными. Но если перевозчик подсчитает общую стоимость владения, то увидит реальную экономию. В Европе это решение очень востребованно, и мы полагаем, что доля газомоторного парка в России будет уверенно расти. Так что мы не зря показали на недавней выставке одну из наших новинок — Iveco Stralis NP LNG.
Юрий Панов, кандидат технических наук, профессор МАДИ
Надо ли пересаживаться на газовые грузовики?
Разрабатывая новые модели грузовиков на газомоторном топливе, европейские автопроизводители, прежде всего, руководствуются национальной программной поддержки спроса на экологически чистые виды транспорта. Несмотря на то, что практический аспект газомоторного топлива и сегодня вызывает сомнения, Scania готовится к другому сценарию.
Решая проблемы диапазона хода автотранспортного средства, дозаправка, безопасность, потребности обслуживания и эксплуатационные расходы, шведская компания стремиться максимально использовать все преимущества при эксплуатации грузового автотранспорта на альтернативных видах топлива.
Газомоторные грузовики Scania
Scania имеет отличную репутацию. Поэтому дизайнеры прилагают немало усилий, чтобы газовые версии не отличались от традиционных дизельных моделей. Для сборки газомоторных тягачей используются схожие конструктивные блоки. В дополнение к тягачам с колёсной формулой шасси 4х2 предлагается большой выбор 2-, 3- и 4-осных шасси с одной ведомой осью, включая новый вариант 6х 2/4, где первые две оси управляемые. Газомоторные тягачи Scania оснащены кабинами серий P, G и R, а также низкопольной версией L.
Газовый мотор от Scania
Линейку газовых двигателей открывает 5-цилиндровым 9-литровым двигатель OC09 мощностью 280 или 340 л.с. На пике мощности газовых силовых агрегатов представлен 6-цилиндровый 13-литровый двигатель OC13 мощностью 410 л. с. Моторы с искровым зажиганием, аналогичны известным двигателям семейства DC09 и DC13.
Количество элементов, определяющих газовую спецификацию двигателей не превышает 40 единиц. Это упрощает эксплуатацию. Двигатели с искровым зажиганием, как бензиновые, так и газовые, менее эффективны, чем дизельные. Но разработчикам Scania удалось уравнять производительность газовой и дизельной версий. Показатели мощности и крутящего момента имеют сходные характеристики.
Газовые двигатели способны поддерживать максимальный крутящий момент при более высокой частоте вращения двигателя, чем у дизельной версии. Для повышения производительности используется турбокомпрессор.
Содержание грузовиков на голубом топливе
Интерес перевозчиков к газомоторным грузовикам продиктован прежде всего стоимостью владения. За последние 5 лет стоимость газа на заправках выросла на 50%. Кроме того, повышению спроса препятствует нехватка заправочных станций. Заправки сжиженным газом доступны лишь в Москве, Санкт-Петербурге, Челябинске и Калининграде. Продажа сжатого газа осуществляется на 380 пунктах АГНКС. Существуют особенности эксплуатации грузовиков на метане, освоить которые просто необходимо:
Преимущество грузового автотранспорта на газомоторном топливе заключается в экологической привлекательности. Он выделяет гораздо меньший объём вредных выхлопов, чем дизельные двигатели. Конструкция «чистого двигателя» проста и надёжна, поскольку обходится без системы очистки выхлопных газов, прежде всего катализатора SCR и дизельного сажевого фильтра (DPF). Он работает гораздо тише, обеспечивая комфортное управление. Дизайн современных газовых грузовиков отличается плавностью линий с привлечением нежных голубых тонов.
Видео: Партнёрская программа от сервиса «Перевозка 24»
Тягач на метане: мечта дальнобойщика или головная боль? Версия для печати
Все обладатели прав категории «С» считают себя профессионалами. Зачастую самоуверенны те, кто работает за рулём грузовика несколько лет. На деле даже опытные водители нередко совершают ошибки. Особенно когда речь идёт о коммерческих автомобилях, работающих на метане.
Для успешной эксплуатации автомобиля с газовым двигателем в зимний период важно подготовить ГБО к холодам
На флагманском Stralis NP460 LNG ёмкостей двух криогенных баллонов по 220 кг хватает на пробег в 1600 км. В версии CNG+LNG (540 л сжиженного газа + 4х115 л сжатого метана) автономность составляет 1100 км. При оснащении только сжатым метаном запас около 570 км. Теперь понимаете, почему перевозчики отдают предпочтение LNG?!
Газовому грузовику противопоказано долго стоять без движения. При давлении сжиженного метана в 10 бар его предельное время хранения составляет пять дней, а при давлении в 14 бар — сутки. После этого происходит утечка газа в атмосферу через предохранительный клапан…
Как показывает практика, средний расход метана в российских условиях эксплуатации составляет 25–26 кг/100 км. Исходя из этого и зная ёмкость газовых баллонов, и нужно рассчитывать запас хода. Сжиженным газом можно заправиться только в Москве, Санкт-Петербурге, Челябинске и Калининграде. С пунктами АГНКС для заправки сжатым газом дела обстоят лучше (в России их около 380), но и здесь пополнение запаса топлива лучше спланировать заранее.
При оснащении только сжатым метаном запас около 570 км
Секреты успешной эксплуатации газовых грузовиков CNG в морозы кроются в деталях. Например, если не крутит стартёр, то, скорее всего, замёрзла дроссельная заслонка (пуск двигателя предваряет автоматический контроль всех компонентов системы питания). Достаточно отогреть патрубок феном — и проблема решена. Когда стартёр крутит, а двигатель не запускается, причиной отказа может быть «заглючившая» электромагнитная катушка. Требуется её замена. Преградой к нормальной работе системы способен стать сгоревший предохранитель, поэтому при возникновении неполадки первым делом нужно установить её причину. Если это случилось на трассе, рассчитывать лучше всего на свои силы. Ну а при возникновении проблемы в городах разумнее поискать грузовую СТО или звонить в трак-сервис. В большинстве случаев специалист даже удалённо может дать дельный совет.
Газовому грузовику противопоказано долго стоять без движения. При давлении сжиженного метана в 10 бар его предельное время хранения составляет пять дней
Многие водители порой боятся касаться газовой аппаратуры, поскольку директор или завгар это категорически запретили. Но иногда вмешательство необходимо. Например, расходный электромагнитный клапан в аварийном режиме можно открыть или закрыть вручную — оборудование не пострадает. Аналогичное правило применимо и к магистральному газовому клапану. Уж если и возникли сомнения, всегда можно позвонить установщику аппаратуры и получить руководство к действию в конкретной ситуации.
Бывает так, что водители случайно включают тумблер прекращения подачи газа или забывают об этом. Стоит вернуть его в рабочее положение — и можно завести двигатель. Порой мотор не хочет работать после заправки. Нередко причина кроется в неплотно закрытой крышке заправочного ящика. При скоплении там снега и образовании льда концевой выключатель не активирует питание электромагнитного клапана на газовом редукторе. Удаление набившихся вкраплений и есть ключ к решению проблемы.
Чрезмерное усердие тоже не приветствуется. Скажем, укрывание заправочного вентиля и манометра от влаги и грязи полиэтиленовыми пакетами — процедура лишняя. Эти компоненты и так находятся в отдельном ящике, и дополнительная изоляция им не требуется. Вот за чем нужно следить, так это за своевременной заменой фильтров, экономить на них нельзя.
Особую осторожность нужно соблюдать при ремонте автомобиля. Если допустить утечку сжиженного метана, недолго получить низкотемпературный ожог. При заправке полностью опустошённого криобака продувать следует и сам бак, и соединительные шланги. Грузовик должен быть заземлён, это не обсуждается. А когда газ подаётся в ёмкость автомобиля, заправочный шланг лучше не трогать.
Для успешной эксплуатации автомобиля с газовым двигателем в зимний период важно подготовить ГБО к холодам. Речь не о дополнительном утеплении, а о проверке оборудования. Нужно внимательно осмотреть редуктор-испаритель, места соединения газовой магистрали, форсунки, газовые фильтры. Любое отклонение от нормы должно насторожить. И уж лучше перепроверить технику в условиях парка компании, чем потом «куковать» на трассе.
Очень важно использовать рекомендованные свечи зажигания (оригинал), иначе велик риск получить пробой катушек. И менять их лучше периодически, например, через 15–20 тыс. км пробега, а не по факту «чиханий» двигателя и проблем с пуском. Как это ни странно звучит, нужно уделять внимание качеству газа и заправляться только на проверенных АГНКС. Природный газ может быть с примесями, которые негативно сказываются на работоспособности оборудования и сокращают срок службы его компонентов.
Внимательнее следует быть и к наконечникам катушек зажигания. Запорная аппаратура на газовых баллонах тоже требует заботы. После рейса рекомендуется смывать грязь чистой водой. Перед наступлением морозов на редукторе желательно заменить масло, а все компоненты — очистить от отложений.
Чрезвычайно важно своевременно устранять возникшие неисправности. Махнув рукой на заедающий клапан или небольшую утечку газа, в итоге можно получить сопутствующие проблемы и понести дополнительные затраты на их устранение. И конечно, лучше всего эту работу доверять специалистам фирменной СТО и тем, кто умеет обращаться с газовыми двигателями и газовым оборудованием.